Lập trình hệ thống nhúng - Bùi Quốc Bảo

Hệ thống nhúng (Embedded system) là một thuật ngữ để chỉ một hệ thống có khả năng tự trị được nhúng vào trong một môi trường hay một hệ thống mẹ. Đó là các hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần mềm phục vụ các bài toán chuyên dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, tự động hoá điều khiển, quan trắc và truyền tin. Đặc điểm của các hệ thống nhúng là hoạt động ổn định và có tính năng tự động hoá cao...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lập trình hệ thống nhúng - Bùi Quốc BảoL P TRÌNH H TH NGNHÚNG BÙI QU C B OWhat is ARM? ARM là t vi t t t c a: Advanced RISC Machine. C u trúc d a trên c u trúc RISC (Reduced Instruction Set Computer) 2 BM K Thu t ði n T - ðH Bách Khoa TP.HCM 1RISC Architecture C u trúc RISC ñư c ñưa ra nh m m c ñích: ð t t c ñ x lý cao b ng cách: Gi m s lu ng l nh Có t p thanh ghi l n X lý theo d ng load-store Các mã l nh có ñ dài b ng nhau S d ng c u trúc pipelines C u trúc ñơn gi n, cho phép d dàng thay ñ i ñ có t n s ho t ñ ng cao hơn 3 BM K Thu t ði n T - ðH Bách Khoa TP.HCMThe ARM Processor ðư c thi t k cho các ng d ng nhúng, là CPU cho các h th ng system-on-chip H tr t p l nh 16 bit và 32 bit C u trúc không thu n túy là RISC. Vi x lý ARM ñư c bán dư i d ng 1 lõi IP (intellectual property core) 4 BM K Thu t ði n T - ðH Bách Khoa TP.HCM 2Main features of ARM Processor - T c ñ th p, kho ng vài trăm Mhz. Tuy nhiên 1 s dòng ARM m i có th ch y v i t c ñ kho ng 2Ghz - T p l nh 32 bit, h tr t p l nh Thumb và Thumb2 (16 bit). - Ch có 1 không gian b nh - Công su t th p 5 BM K Thu t ði n T - ðH Bách Khoa TP.HCMARM Processor families 6 BM K Thu t ði n T - ðH Bách Khoa TP.HCM 3ARM-cortex M3 Là vi ñi u khi n 32 bit. C u trúc Havard Công su t th p. Chuyên dùng cho các ng d ng nhúng. Giá r ðáp ng interrupt nhanh (low interrupt latency). Ch h tr t p l nh Thumb-2 7 BM K Thu t ði n T - ðH Bách Khoa TP.HCMC u trúc Von Neumann Code và data ch a trong cùng không gian ñ a ch . •Ch có 1 bus giao ti p b nh . •T n d ng ñư c không gian nh . •Chương trình có th thi t k m m d o hơn. •Data có th b chép ñè lên chương trình. •B bottle neck trong quá trình truy n data và d li u 8 BM K Thu t ði n T - ðH Bách Khoa TP.HCM 4C u trúc Harvard Dùng 2 bus riêng ñ truy c p code và data Code và data có th n m chung trong 1 không gian nh Truy c p code và data cùng lúc Cho phép ñ dài code và data khác nhau Code không b ghi ñè b i data Ph n c ng CPU ph c t p hơn 9 BM K Thu t ði n T - ðH Bách Khoa TP.HCMPipeline C u trúc pipeline cho phép m t l nh ñư c th c thi trong lúc n p và gi i mã các l nh khác. V i c u trúc này, m t l nh có th ñư c th c thi trong 1 chu kỳ clock 10 BM K Thu t ði n T - ðH Bách Khoa TP.HCM 5ARM Cortex M3 block diagram 11 BM K Thu t ði n T - ðH Bách Khoa TP.HCMMemory endian ARMv7-M cho phép ch n endian mode cho các tác v truy c p data. Các mã l nh luôn d ng little endian Các l nh load và store vào không gian ñi u khi n h th ng (system control space) luôn d ng little endian 12 BM K Thu t ði n T - ðH Bách Khoa TP.HCM 6Processor operating mode Handle mode: Khi CPU ch y 1 chương trình x lý exception (ví d : trình ph c v ng t). Thread mode: Khi ch y m t chương trình bình thư ng. 13 BM K Thu t ði n T - ðH Bách Khoa TP.HCMPrivileged access level Trong ch ñ truy c p ưu tiên (Privileged access level), CPU ñư c truy c p toàn b tài nguyên h th ng. Sau khi reset, CPU s ñi vào tr ng thái này. 14 BM K Thu t ði n T - ðH Bách Khoa TP.HCM 7User access level Trong tr ng thái này, CPU không ñư c truy c p vào 1 s tài nguyên h th ng (VD: thanh ghi c u hình). S d ng ch y 1 chương trình dư i s ñi u khi n c a 1 h ñi u hành. 15 BM K Thu t ði n T - ðH Bách Khoa TP.HCMMode transition ...